JPH11504130A - 単数または複数の固体レーザおよび／または半導体レーザの照射野を形成し案内する装置とその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 単数または複数の固体レーザおよび／または半導体レーザの照射野を形成し案内するための装置および方法、特に限定された照射野を生成するための、反射素子を備えた照射野変換用光学系を有する単数または複数の固体レーザおよび／または半導体レーザからなるアレイもしくは照射野機構装置の照射野を形成し案内するための装置および方法において、前記装置が照射野（４）を所定のデータに従って少なくとも２つのビーム群に区分し、各々のビーム群を反射面（６；２５；３３；３７；４４）を有する反射素子に向け、この反射面（６；２５；３３；３７；４４）を互いに偏倚され、および／または傾倒された平面上に配置することによって、ビーム群が反射素子上の入射の相対的な横座標に対して変更された出力横座標および／または出力の伝搬方向、および／または出力方向で反射面によって照射されるようにし、反射したビーム群が区分され、各ビーム群が関連する屈折素子（９；２０；２１；２３；２４；４２）に入射し、その際に各々の屈折素子は少なくともその一面でそれぞれのビーム群を屈折させることによって、ビーム群がそれぞれの相対的な入力横座標に対して互いに変更された出力横座標、および／または異なる出力伝搬方向で屈折素子（９；２０；２１；２３；２４；４２）から出射するようにしたことを特徴とする装置および方法が開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 単数または複数の固体レーザおよび／または半導体レーザの 照射野を形成し案内する装置とその方法 本発明は、単数または複数の固体レーザおよび／または半導体レーザの照射野 を形成し、案内するための装置、特に限定された照射野を生成するための、反射 素子を備えた照射野変換用光学系を有する単数または複数の固体レーザおよび／ または半導体レーザからなるアレイもしくは照射野機構装置の照射野を形成し、 案内するための装置に関する。本発明は更に、単数または複数個の固体レーザお よび／または半導体レーザの照射野を形成し、案内する方法、特に限定された照 射野を生成するための、反射素子を備えた照射野変換用光学系を有する単数また は複数個の固体レーザおよび／または半導体レーザからなるアレイもしくは照射 野機構装置の照射野を形成し、案内する方法に関する。 固体および半導体レーザは近年、材料加工および医療技術での用途が増大して いる。 固体レーザのその他の応用分野として材料加工がある。その際、固体レーザの 導入分野は生成されるビームに必要とされる波長、所定の導入分野向きのレーザ の出力および形式によって決定される。固体レーザ、特に出力等級が低い固体レ ーザを使用すると、短い波長および適宜の加工用光学系との組合わせによって極 めて短い焦点直径を可能にする高い照射性能が得られるので、固体レーザには特 に加工が困難な、反射率が高い材料での用途、および高い加工精度が要求される 用途が開かれる。更なる利点としては、例えばガス・レーザとは対照的に、多く のモードで同時に振動する固体レーザの広い周波数帯域幅を挙げることができる 。固体レーザのその他の特徴として、一般的な長さが約８ｃｍで、一般的な直径 が１ｃｍである構造的なコンパクトさが挙げられる。材料加工の分野での固体レ ーザの応用範囲には材料の切削、穿孔、切断、接合および溶接がある。 ダイオード・レーザは近年になって急速に開発が進んできた。代表的な利用分 野として材料加工及び固体レーザのポンピングが挙げられる。 高出力のダイオード・レーザは代表的には断面積が１μｍ×１００μｍの活性 媒質を有している。活性媒質の幾何学的形状に規定されて、ダイオード・レーザ から照射されるビームは照射断面が楕円形であり、また、狭い方向での発散が大 きく、広い方向、もしくはいわゆるジャンクション面と呼ばれる接合面での発散 が比較的小さいという特徴を有している。ダイオード・レーザを利用してより高 い出力密度を達成するためには、通常は複数個のレーザ・ダイオードをレーザ・ ダイオードの照射野機構、またはアレイへと構成し、それらのビームを集束する ことが行われている。照射野を生成するには、レーザ・ダイオードはそれらが一 列に配列されている場合には楕円形の照射断面の長軸と互いに平行に配置される 。狭い方向での照射性能は屈曲によって限定され、また接合面では約１０００倍 も屈曲によって限定されるで、レーザ・ダイオード・アレイから照射されるビー ムは円柱レンズおよび球面レンズ、またはそれらの組合わせによっては小さい円 形のスポット内には集束されることができず、そのため例えばレーザ・ダイオー ド・アレイと組合わせてビームを光ファイバに結合したり、または固体レーザを いわゆる“エンド・オン・ポンプ”(End-on-Pumpen)する用途は限定されてしま う。 制御された固体レーザ、特に高い照射性能を活用した出力等級が低い固体レー ザの場合でも、高い出力密度の拡張された照射野を生成するためには、複数個の このような固体レーザをアレイもしくは照射野機構に構成する必要がある。 固体レーザおよびダイオード・レーザによる照射野生成装置が大きいことに起 因する問題点は、レーザで発生する熱の排熱であり、これにも適宜の冷却手段が 必要であるので、冷却体を備え、または冷却液を通すための冷却管を形成するに は個々の固体、もしくは活性媒質の間に間隔を隔てなければならない。勿論この ような冷却手段によって、レーザをレーザ・アレイ、もしくはレーザによる照射 野生成装置に構成することができるパッキング密度は大幅に制約される。 ダイオード・レーザ、または固体レーザから構成されたアレイもしくは照射野 生成装置から生成されるこのような照射野には、集束面、すなわち例えば加工物 の表面上で特定の照射形状と出力密度が必要であるので、それぞれ個々の固体レ ーザまたはダイオード・レーザから照射されるビームはそれに対応して案内され 、形成されなければならない。 このようなダイオード・アレイの照射性能は異なる双方の方向では著しく異な るので、すなわち照射性能は狭い方向での屈曲によって限定され、接合面での照 射性能は１０００倍の屈曲によって限定されるので、レーザ・ダイオード・アレ イから照射されるビームは円柱レンズおよび球面レンズ、またはそれらの光学部 品の組合わせによっては小さい円形のスポット内には集束されることができない 。そのため目下のところ、高出力ダイオード・レーザの利用は照射性能の要求基 準が低い分野に限定されている。現在の用途を医療技術や材料加工、ファイバー 結合および固体レーザおよび光ファイバー・レーザのエンド・オン・ポンプにま で拡張するには、高出力ダイオード・レーザ・ビームを変換する必要がある。 前記の個々の固体レーザから必要とされる適切な大きさの照射野を生成すべき 場合には、照射性能が高い前述の固体レーザにも同様のことが当てはまる。 前述の技術水準および記載した問題点に基づいて、本発明の目的は、ダイオー ドもしくは固体レーザから、すなわちこれらのレーザから構成されたダイオード ・レーザまたは固体レーザ・アレイから照射されるビーム、または、例えば（適 宜にビーム成分に区分（unterteilen）された）ダイオード・バーから照射され たビームを簡単で低コストの手段で、出力密度が所望の構成と配列の照射野へと 変換可能な装置と方法を提供することにある。 上記の目的は、照射野を所定のデータに従って少なくとも２つのビーム群に区 分し、各々のビーム群を反射面を有する反射素子に向け、この反射面を互いに偏 倚され、および／または傾倒された平面上に配置することによって、ビーム群が 反射素子上の入射の相対的な横座標に対して変更された出力横座標および／また は出力の伝搬方向、および／または出力方向で反射面によって照射されるように し、反射したビーム群が区分され、各ビーム群が関連する屈折素子に入射し、そ の際に各々の屈折素子は少なくともその一面でそれぞれのビーム群を屈折させる ことによって、ビーム群がそれぞれの相対的な入力横座標に対して互いに変更さ れた出力横座標、および／または異なる出力伝搬方向で屈折素子から出射するよ うに、冒頭に述べた種類の照射野を形成し、案内する装置を構成することによっ て達成される。 本発明に従って前述の目的は、冒頭に延べた種類の方法から出発して、照射野 を所定のデータに従って少なくとも２つのビーム群に区分し、形成された各々の ビーム群を反射面を有する反射素子に向け、その際に平面に配置され、互いに偏 倚された反射素子によって、ビーム群が伝搬方向に対して垂直である第１の方向 への偏倚を保持する方向に反射され、反射したビーム群は区分され、各々のビー ム群は関連する屈折素子に入射し、その際に各々の屈折素子の少なくとも一面で それぞれのビーム群を屈折させることによって、屈折素子から出射するビーム群 が入射方向に対して第２の方向に互いに偏倚して出射する方法によって達成され る。 このような装置の最も簡単な実施の形態で、出力伝達係数が高い最小限の数の 反射素子と屈折素子を使用して、所望の照射野の形式のビーム群を集束面に集束 させることができる。前述の装置または方法によって、差し当たり簡単な反射素 子を利用して、それぞれの反射素子上の異なる入射角の個々のビーム群を活用し つつ、出射側で規定された偏倚を生ずることが可能になるので、それぞれのビー ム群は互いに変更された座標および／または搬送方向および／または方位で出射 する。次に反射素子に反射したビーム群は新たに区分され、それぞれの群に関連 する屈折素子に入射する。このような区分は個々のビーム群がそれによって反射 素子に入射する第１の区分とは異なるものにすることができ、または元の区分を 保持することもできる。すなわち、それぞれの反射素子にはそれぞれの反射素子 によって変換された同じビーム群が入射する屈折素子が割当てられる。次にそれ ぞれのビーム群がそれぞれの屈折素子で屈折して、入射座標とは互いに変更され た座標、および／または伝搬方向でビーム群が出射する。このことは、屈折素子 の出力側で出射したビーム群が第１の方向転換に対して変更された方向成分で伝 搬されることを意味している。言い換えると、個々のレーザから構成された照射 野生成装置から照射されたビームは、先ずその伝搬方向とは垂直の広がり、すな わちｘ−ｙ方向に反射素子へと入射するので、個々のビーム群は異なる反射を生 じ、次に１つの伝搬方向、例えば好ましくは照射野の最大の広がりに対して垂直 であるｙ−方向の第１の反射素子への偏倚が達成される。そこで反射素子の出射 側では、個々のビーム群はこのｘ−方向では並列し、ｙ−方向では互いに階段状 に偏倚する。例えば、このような区分を保持した場合、偏倚したビーム群はそれ ぞれ規定の角度および／または第１の素子への入射方向とは変更された方向成分 の方向に入射するので、個々のビーム群はそれぞれの屈折素子で、出射側では入 射側とは異なる偏倚を生じ、および／または異なる伝搬方向、すなわちｘ−方向 を向くように屈折する。このことは一方では、集束面で屈折素子の出射側で偏倚 したビーム群が上下に入れ子状にされて、閉じた照射野を形成することを意味し ている。この例から明らかであるように、場合によっては区分された任意の数の 個々の固体および／または半導体レーザから、ビーム群の数に対応する数の第１ （反射）および第２（屈折）素子を使用して、照射野の元の伝搬方向に対して垂 直である２つの空間方向へのビーム群の方向転換、および／または再区分を達成 できる。それによって高い出力効率、最小限の数の光学部品を使用したコンパク トな構造、およびビーム群の配列と再区分の高度の自在さが達成される。 個々のダイオード・レーザおよび／または固体レーザ、ひいてはその照射断面 は互いに所定の間隔を隔てているので、上記の措置によって第２の素子、すなわ ち屈折素子の出力側での個々の照射野の位置を再区分できるだけではなく、個々 の照射野を互いにより密接に配置し、ひいては面積単位当たりの出力密度を高め ることが簡単に可能である。このような再区分と出力密度分布の変更には、最小 限の数の高額部品しか必要ではなく、それによってもコンパクトな構造が得られ ることが分かる。更に、個々の固体および／または半導体レーザに対する反射素 子の反射面の相対位置、並びにビームの伝搬方向に対して横方向への反射素子の 広がりによって、所望どおりの集束と、出力密度分布に対応した区分を実施する ことができる。このことは、例えば一方の、および／または他方の反射素子に照 射野生成装置の単数または複数個のレーザ（単一照射源）からのビームが入射さ れること、すなわち反射素子の入力側で既に照射野のビーム群の区分が行われる ことを意味している。この装置は固体−および／または半導体レーザからなる任 意に区分され、構成された照射野生成装置、すなわち、線形の照射野生成装置も しくはアレイ、または例えば伝搬方向に対して垂直に二次元の照射野を生成する 複数個の個々のレーザ（単一照射源）からなる複数個の互いに積層された線形の レーザ・アレイ用に適している。 必要ならば、単一照射源から放射されるビームを素子上に集束するために、そ の場合も区分の枠内で補足的に集束用光学系が使用される。 本装置の別の構成では、反射素子の個々の反射面はそれぞれ、ビームが入射す るアレイのレーザもしくはそれぞれのレーザ群の前記反射素子に関連するビーム 出射面に対して異なる間隔を有しており、変化する間隔はアレイの区分の順序と 順次対応する。それによって、ビーム群が素子の出力側でほぼ平行な伝搬方向を 有することが可能になる。 アレイ、またはその区分の単一照射源の個々のビーム出射面の相互の間隔の選 択に応じて、反射面の間隔、並びに反射面の偏倚が相互に好適に選択され、必要 に応じて適応される。 しかし、好適には個々の単一照射源のそれぞれのビームがそこに現れる個々の 反射面の、照射される反射面領域の中心は好ましくは互いに等間隔を隔てて一直 線上にある。すなわちこれらの反射面は互いに同様に偏倚し、また、単一照射源 の出射面に対して同じ量だけ変化する間隔を有している。 個々の反射面を構成し、形成することができる簡単な反射素子としては階段状 に形成されたミラーが有利であることが判明している。このような階段状に形成 されたミラーは例えば蒸着によって適宜に鏡面を被覆した基板担体の形式のもの でよい。勿論、このような階段状ミラーをダイアモンド工具を用いてガラス基板 状に研磨することも可能であり、そのような階段状ミラーは著しく安定し、かつ 歪みがないという利点を有している。前述したように、反射素子も簡単に製造で きるプラスチック製の担体上に被覆することができる。例えば射出成形技術によ って製造可能であるこのようなプラスチック製担体によって、まさに極めて低コ ストの装置が得られる。 本発明に基づく装置には更に、反射面をこれも製造が極めて簡単な平坦なミラ ー素子によって形成可能であるという利点がある。照射野をそれから構成するビ ーム群のビーム断面積を補足的に拡張したり、集束したりするために個々の反射 面を凹面または凸面にすることもできる。例えば制御されるべき方向だけで集束 を達成するために、円筒状セグメント面の形式で湾曲させることも好適である。 それぞれの屈折素子の出力側での偏倚を達成するには、個々のビーム群に屈折 素子内の長さが異なる伝搬経路を割当てる簡単な手段が講じられる。これは一方 では関連する屈折素子へのそれぞれのビーム群の入射角が異なるようにすること によっても可能であり、または、それぞれの屈折素子が異なる長さを有するよう にし、それによってそれぞれの素子を通る伝搬経路を延長し、ひいては出力側で の偏倚を拡大させることも可能である。 例えば、均一な段状の方向転換を達成するために個々のビーム群が１個または ２個の単一レーザ源から放射されるビームに対応するような、例えば互いに同一 のビーム群から構成された照射野を生成するため、それぞれの屈折素子は隣接す るビーム群の伝搬経路の長さの差が等しくなるような寸法にされ、かつ入射面が 相対的にそれぞれのビーム群の伝搬方向を向くように配列される。それによって 屈折素子の出射側でビーム群相互間で同一の偏倚を達成することができる。簡単 な実施の形態では、屈折素子から屈折素子への上記のような均一の偏倚を保つた めに、屈折素子の出射面は互いに階段状に偏倚され、このことは同時に個々の屈 折素子がビーム伝搬方向に異なる長さを有することを意味している。更に、それ ぞれのビーム群を互いに均一に偏倚させるために、屈折素子の出射面および／ま たは入射面が互いに平行に延びる平面に位置するように構成することが好適であ る場合もある。しかし、ビーム群にそれぞれ割当てられた屈折素子の入射面が同 一平面上に位置するように配列して、屈折素子の出射側に階段状の偏倚を生じさ せることが好適である。何故ならば、その場合は屈折による屈折素子内部の発散 角がより小さく、そのため偏倚が入射側で生ずる場合と比較して、より明確に限 定された区分を達成できるからである。 屈折素子内の個々のビーム群の異なる屈折によって所望の偏倚を達成するため の別の簡単な手段は、例えば屈折素子用に異なる種類のガラス体を使用すること によって、または、屈折率を高め、または屈折率を低める手段として純度が高い という特性を有する、好適には石英ガラス製のガラス体に異なるドーピングを施 すことによって、屈折素子の少なくとも一部に異なる屈折率を付与することであ る。この場合も、それぞれ隣接する屈折素子に好適には同じ比率で増減する異な る屈折率を付与することによって、隣接するビーム群に均一な偏倚を生ずるため に均一な段を形成することが有利である。 屈折素子のビーム群がそれぞれ隣接する屈折素子内に入射することを防止する ため、隣接する屈折素子は隣接する屈折素子よりも屈折率が低い層によって互い に分離される。そこで、ビームの分散角によって屈折素子の縁部ゾーンに到達す る屈折素子内のビーム群は全反射によって屈折素子の中心部の方向に反射される 。 既に述べたように、入射するビーム群の座標を互いに変化させ、および／また は伝搬方向を変化させるために屈折素子を導入することで、所望の照射野と出力 密度を達成することが極めて簡単に可能になる。屈折素子から出射するビームに 、ビームが屈折素子内で屈折する方向に加えて補足的な方向成分を付与するため に、入射および／または出射面が一方では共通面に垂直であり、しかし他方では 出射面の平面上に互いに平行に延びた軸を中心に相互にずらした屈折素子が有利 である。好ましくはビームが屈折する方向に対して垂直な方向に入射面および／ または出射面をずらして配列することによって、個々のビーム群の伝搬方向は互 いに異なり、ひいてはその座標が互いに異なるものになる。その上、ビーム群の それぞれのビームを拡大したり集束したりするため、上記の面を僅かに凹凸に湾 曲させることも可能である。屈折素子の入射面および／または出射面がそれぞれ 共通平面上にあるようにし、かつこれらの面の平面上に互いに平行に延びた軸を 中心に互いにずらすことによって、照射野を１つの方向成分で拡大する別の簡単 な可能性が得られる。このような手段はそれぞれ第１の屈折素子、およびそれぞ れ第２の屈折素子に講じることができ、勿論このような手段は第２の屈折素子の 、しかもこの場合もビーム出射面に講じられることが有利である。 すでに前述したように、個々の固体レーザおよび／またはダイオード・レーザ からなる照射野生成装置もしくはアレイの基本的な欠点はその占積率が低いこと である。占積率とは例えば、個々のレーザの出射窓がある出射面における、照射 野生成装置の出射窓を通して拡がる総面積に対する個々のレーザビームの断面積 の総計のことであると理解されたい。多くの用途では、一方では極めて均一な占 積率を達成すること、すなわちレーザビームが照射される面の全ての領域が均一 な輝度で照射されることが望ましい。個々のビーム群のビーム群の断面サイズを 関連する屈折または反射素子の幅よりも小さい場合には更に、屈折素子の入射面 、または反射素子の反射面の幅のほぼ全体が照射されるように、それぞれのビー ム群がそれぞれの屈折素子もしくは反射素子の入射面内に０°ではない入射角で 入射するようにする手段が講じられる。このような手段は屈折素子において、屈 折素子の全体が個々の、互いに関連するガラス体で構成されている場合に適用す ることが好適である。 広がりが比較的大きい均一な照射野を生成するか、または照射密度が高い小さ いビーム・スポットを作用面に確保するため、個々のレーザから構成された複数 の帯状の照射野を互いに平行に配列して、出力ビームが所定数の線形レーザ・ア レイから編成されたレーザ照射野生成装置から放射されるようにされ、その際に 、各々の線形レーザ・アレイは多数の個別レーザから構成されている。 本発明のビーム変換の枠内で、最後の変換素子の後で、必要な場合は、最後の 素子から出射、もしくは反射したビーム群が互いに平行な伝搬方向、または共通 の交差点を有する２個以上の素子によって変換を行うことができることが追求さ れる。 反射素子も屈折素子も特有の利点を有している。反射素子の特徴は、追求され る変換を達成するために１つの平面素子しか必要ではないことである。これは低 コストで製造できる。その上、これは高い負荷に耐えることができる。屈折素子 の特徴は、入射面と出射面との間の必要な偏倚を達成するために１つの屈折体し か必要としないことにある。その上、屈折素子の場合は、出射面で出射するビー ム群が更に偏倚されるように出射面の方位を選択することができる。更に、屈折 素子では個々の屈折素子をそれぞれのビーム群に限定的に割当てることによって 高い占積密度を達成することができる。その上、このような屈折素子は、ビーム 群がそれぞれ同じ分散角で入射面に入射するので、ほぼ同じ屈折率が達成される ように構成、配置されている。最後に、ビームが屈折素子に案内され、そのため この領域で外部からの干渉の影響を受けないことが利点である。 前述の個々の特徴に基づく手段による利点を明確にし、本発明のその他の特徴 を示すために、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。 図中、 第１Ａ図から１Ｅ図は本発明の装置と組合わせて使用できる様々な一次元およ び二次元のレーザ・アレイを概略的に示している。 第２Ａ図および２Ｂ図は反射素子（第２Ａ図）および後続の屈折素子（第２Ｂ 図）を使用して第１Ａ図または１Ｂ図に示した一次元の線形レーザ・アレイを形 成し、かつ案内する本発明に基づく装置の第１実施の形態を示している。 第３図は第２Ｂ図の屈折素子とは変更した屈折素子の実施の形態を示している 。 第４図は屈折素子の出力側に補足的な反射面を設けた、第２Ｂ図の実施の形態 と類似した実施の形態を示している。 第５Ａ図および５Ｂ図は反射素子（第５Ａ図）および後続の屈折素子（第５Ｂ 図）とを有する装置を示し、３個の素子のそれぞれにそれぞれ３つの個別レーザ を有する３列からなる照射野生成装置が割当てられている。 第６図は個々のガラス板の形式の屈折素子の積層を示し、個々のガラス板には 下の図でガラス板の延長方向に対して横向きに屈折率が記載されている。 第７Ａ図および７Ｂ図は個々のガラス板から形成された屈折素子を示し、ガラ ス板は異なる屈折率を有している。 第８Ａ図は第７Ａ図および７Ｂ図の装置の矢印ＶＩＩＩＡの方向から見た図面 である。 第８Ｂ図は第８Ａ図の装置の矢印ＶＩＩＩＢの方向から見た平面図である。 第９Ａ図および９Ｂ図は第８Ａ図および８Ｂ図に対応する図面であるが、第８ 図とは異なり、ビーム群の個々のビームは異なる高さでそれぞれの屈折素子に入 射し、同じ高さがそれぞれの屈折素子から出射する。 第１０図は第７Ａ図に対応するガラス板の積層内の個々のビーム群が多重に屈 折される装置の概略側面図である。 第１１Ａ図は照射密度、もしくは占積率を高める役割を果たす本発明に基づく 装置を示している。 第１１Ｂ図は第１１Ａ図の入力側と出力側の照射野のビーム断面分布の概略図 である。 第１２図は占積率を高めるための階段状ミラー装置の透視図である。 第１３図は各々の階段状ミラーに線形レーザ・アレイを割当てた第１２図の装 置を示している。 第１４図は個々の階段状ミラー素子にそれぞれ線形レーザ・アレイ区分を割当 てた第１３図の装置を示している。 第１５図および１６図は凹面状に湾曲させたミラー面をそれぞれ有する階段状 ミラーを示している。 第１７図は個々のミラー面を共通軸を中心にそれぞれ同じ角度だけ互いにずら した階段状ミラーを示している。 第１８図は個々のミラー面の偏倚が互いに異なっており、互いに異なる傾斜を 有する階段状ミラーの別の実施の形態を示している。 第１９Ａ図および１９Ｂ図は、線形レーザ・アレイが３つのビーム部に区分さ れ、ほぼ円形の照射野が形成される、反射素子（第１９Ａ図）と屈折素子（第１ ９Ｂ図）とを示している。 第２０図は別の、例えば照射野を区分した別の階段状ミラーの概略図である。 可能性がある種々の実施形態での本発明の装置は、複数の固体および／または 半導体レーザから組合わせたアレイまたは照射野生成装置の照射野を形成し案内 するのに適している。これは更に、例えば再構成または変換されるべき長く延び る照射野を有するダイオード・バーの照射用に、個々のレーザから放射される照 射野の形成にも適している。 固体およびダイオード・レーザの形式の個々のレーザ照射源の出力を高めるた めのスケーリングは限定されているので、より高いレーザ出力と出力密度を達成 するために、多数個の個別レーザ照射源が多様なアレイ、または照射野生成装置 に編成される。このような多様な照射野生成装置は第１Ａ図〜第１Ｅ図に示して ある。 その場合、第１Ａ図および１Ｃ図に示すような線形の照射野生成装置と、第１ Ｂ図に示すような二重線形の照射野生成装置と、第１Ｄ図の概略図のような放射 形の照射野生成装置と、第１Ｅ図の概略図に基づく二次元アレイとを類別するこ とができる。 第１Ａ図に示すような線形アレイはＮ個の個別照射源を有しているので、ビー ムの配分は長く延びた線形のビームになる。高い占積率の円形、または正方形の 照射面を集束、または加工面で達成すべきような場合は、線形の形状には欠点が ある。 本明細書の枠内で“占積率”という用語を使用する場合、以下では第１図で参 照符号１で示した個々の照射源のビーム断面積の、個々の照射源１によって拡大 される総面積に対する比率であるものと理解されたい。 単一照射源からなる第１Ａ図に示した線形アレイの欠点は、放射方向で照射性 能が個々の照射源に対して係数Ｎだけ劣化することにある。従って一次元の線形 の構成では、断面形状および照射性能に関して照射野の放射がある程度非対称に なり、その程度は実験結果が示すように、個別照射源の数を増し、全出力を高め るにつれて高まる。第１Ｂ図に示した二次元アレイ、または特に第１Ｅ図に示し たような２個以上の線形アレイを組合わせたアレイには、例えばこれを冷却した り（ダイオード・レーザの場合）、励起したり（固体レーザの場合）するために 内部の個別照射源にアクセスすることが難しいという欠点がある。冷却措置およ び励振のために必要な措置を講じるためには、個別照射源１の相互の間隔Ｄ（第 １Ａ図を参照）を拡大しなければならず、それによって勿論、ビーム放射の部位 の占積率が低下する。 占積率を高める別の可能性は、第１Ｄ図に示したような構成にすることである 。個々の照射源１は中心軸を中心に配置された円形の放射断面を有している。 第１Ａ図〜第１Ｅ図から明らかであるように、照射出力を高め、照射密度およ び占積率を高めるには、個別照射源の数を増やすだけでは不十分である。何故な らば、個別照射源を多次元で構成するには限界があるからである。例えば、対応 して内部の照射源を備えるには、個別照射源の相互間隔Ｄを大きくする必要があ る。 従って、個別照射源の構成によって最も左右されないようにするには、多数個 の固体および／または半導体レーザからなる照射野生成装置の所定の構成で集束 面に明確に限定された照射野を生成できるように、後続の光学装置によって個々 の照射源１からのビームの座標、および／または個々のビームの伝搬方向、およ び／または個別ビームの方位を互いに変化させることが必要である。 第２Ａ図および２Ｂ図に示した本発明の第１の実施の形態では、第１Ａ図に拡 大して示すように、６個の個別照射源１からなる線形の装置である固体または半 導体レーザの照射野生成装置１から出射するビーム４は、階段状ミラーの形式の 個々の反射素子もしくは反射面６から構成された第１素子５に向けられる。反射 面６への入射角、すなわち個々の反射面６の相互の側方への偏倚、並びに場合に よっては反射面６とレーザ照射野生成装置３の出射面７からの間隔は、第２Ａ図 の左下に示すように、反射するビーム群８が互いに階段状に範囲するように調整 される。 図示はされていないが、反射素子６で反射するビーム群８は新たに区分され、 所定のデータに従って各ビーム群８はこれらに関連する第２素子１０の屈折素子 ９へと入射することができる。第２Ａ図に示した実施の形態では、第２素子１０ も点線で示すように６個の個別屈折素子９から構成されている。第２Ａ図の右側 に示すように、個々のビーム群８は０°ではない入射角で屈折素子９の端面側の ビーム入射面１１に入射するので、ビーム群はそれぞれの屈折素子９内で屈折す る。個別屈折素子９の屈折率は同一であり、もしくは同一の光透過製材料から製 造されているので、個々のビーム群８は反射素子０のビーム入射面１１で同じ屈 折率で屈折する。個別屈折素子９の長さが異なっていることによって、個々のビ ーム群８は異なる長さの経路でそれぞれの屈折素子９を伝搬するので、第２Ａ図 の左下に示すように、ビーム入射面１１上の相対位置と比較して異なる高さでビ ーム出射面１２から出射する。ビーム入射面１１で互いに同一に、階段状に偏倚 するので、ビーム出射面１２ではビーム断面はそれぞれ同じ偏倚を生ずる。第２ 素子１０の屈折素子の段が第１素子５の反射素子６の段とは相反しているので、 それぞれのビーム群の全伝搬経路は一方の最も外側のビーム群と他方の最も外側 のビーム群とでほぼ同じ長さに形成され、共通の平面で集束させることができる 。 屈折素子９では個別出射ビーム８の入射角に基づき、第１素子５での個々のビ ーム群４の入射方向に対して９０°だけずれた方向で屈折が生ずる。それによっ て、個々のビーム群８は、第２素子１０のビーム出射面１２から出射する出射ビ ーム１３が偏倚するように屈折する。それによって、個別ビームの断面は第２Ｂ 図の下の図に示すように互いに上下に重なる。ビーム出射面１２での出射ビーム １３の偏倚の大きさは一方ではそれぞれの屈折素子９の屈折率によって、また、 他方ではビーム群８に関連する屈折素子９がそれによって調節されるそれぞれの ビーム群８の伝搬経路の長さによって左右される。第２Ａ図および２Ｂ図に示す ように、双方の素子５および１０、もしくはその反射素子６および屈折素子０に よって、ビーム群は２回変換され、その結果、一方ではビーム群は反射素子６に よって伝搬方向に対して垂直の方向に偏倚され、他方ではビーム群８の伝搬方向 に対して垂直であるとともに、第１の屈折方向に対して垂直な方向でも再び重な るので、ビーム断面を線形の装置から発して、照射強度がより高い密な照射野へ と集結させることができる。第２Ａ図および２Ｂ図に示したような原理に基づい て、線形の装置から出射する別のビーム形状を構成することが可能である。 第２Ａ図および２Ｂ図の装置は、ダイオード・レーザから形成された照射野ょ ビーム形成およびビーム案内において特に利点を備えている。代表的には、個々 のダイオード・レーザ２４の線形の照射野生成装置では長さ１ｃｍに亘ってダイ オードが集積される。ビーム断面積が１μｍ×１０ｍｍのこのようなレーザ・ダ イオードの照射野生成装置では、楕円形のビーム断面の異なる両方向で照射性能 が著しく異なっている。すなわち狭い方向、すなわち接合面での照射性能は約１ ０００倍も屈曲によって限定される。第２Ａ図に示すように各エミッタに反射素 子と屈折素子とが備えられている、正にこのようなレーザ・ダイオードの照射野 生成装置と組合わせて、第１素子５でエミッタ相互間にｙ方向の横向きの偏倚が 生ずる。入射角と偏倚は、隣接する帯状エミッタの間の偏倚がｙ方向でのビーム ・サイズよりもやや大きくなるように調整される。そこで第２素子１０はビーム 入射面１１へのビームの入射方向を適宜に選択することで偏倚を生じ、かつｘ方 向（緩速方向）でのそれぞれの屈折素子０の伝搬長さを適宜に選択し、かつ、影 響を及ぼす要因を適宜に選択することによって、ビーム群はｙ方向に互いに編成 される。そこでｙ方向に沿った照射性能はエミッタの数（図示した実施の形態で は６個）の係数だけ低減し、同時に緩速方向（ｘ方向）での照射性能は同じ係数 だけ高まる。それによって、双方の方向での照射性能が匹敵できるようになり、 ダイオード・レーザの照射野生成装置による全照射を円形、または方形のスポッ トに集束することができる。 ここで、種々の実施の形態での個々の図面で、同一の、または同類の部品には 同一の参照符号を付してあることを付記しておく。これらの部品を繰り返し説明 することは省くので、１つの実施の形態でのこれらの部品の説明はそれぞれ別の 実施の形態のの説明にも類似して転用される。 第３図には、第２Ｂ図の装置と匹敵する装置を示している。第３図のこの実施 の形態では、素子１０はビーム出射面１２がそれぞれ同一平面上に位置するよう な向きに配置され、一方ビーム入射面１１は階段状に実施されている。それぞれ のビーム群がそれぞれ関連する屈折素子９を通る経路が異なっているため、この 場合も偏倚が生じるので、第２Ｂ図の場合と同様に図面の左下に示すような照射 野１３が生成される。第２Ｂ図の第２素子１０の実施の形態は、ビーム入射面１ １が位置する共通の平面によって、正確な区分化を実現できることで第３図の実 施の形態よりも優れている。 第２図および３図から分かるように、個々のビーム断面からどのビーム・パタ ーンが生成されるべきであるかに応じて、階段を例えば、第２素子１０の屈折素 子９が照射方向への最大の広がりを伴って素子１０の中心の照射方向に位置する ようにも段付けすることができる。 第２素子１０の屈折素子９は個々のガラス体から加工されることが好適である 。後に説明する別の実施の形態では、個々の屈折素子１０がガラス板から構成さ れる。 第４図には第２Ｂ図に対応する屈折素子９の実施の形態が示されている。第２ Ｂ図の実施の形態とは異なり、第４図のこの実施の形態ではビーム出射面１２が 鏡面被覆されている。それによって、個々の屈折素子９内で伝搬するビーム群８ が鏡面被覆された面に当接し、ビームが面に当たる角度に応じて反射するので、 第２Ｂ図の右の図に示すようにビームが素子１０の側方から出射することが達成 される。第４図ではこの鏡面被覆された端面１２は入射面１１と平行に延びるよ うに示されているが、端面１２で反射するビーム群９の伝搬方向に、この面の傾 斜位置を変更することによって付加的な、変更された方向成分を付与することが できる。このようにして、一方では異なる長さの伝搬方向によって入射ビーム９ が屈折素子１０内で一方向に方向転換され、他方では端面の鏡面１２によって付 加的な、異なる方向成分で変換されることが可能になる。 個別照射源１からなる線形の照射野生成装置からのビーム群が説明されている 実施の形態を第２図から４図を参照して説明したが、第５Ａ図および５Ｂ図には ３つの反射面６（反射素子６）と３つの屈折面９（第２素子１０）とを有する第 １と第２の素子５、１０を備えた実施態様が示されており、この例ではビーム群 ４はそれぞれ３つの個別照射源１５を有する３個の線形照射野生成装置１４から 入射する。この照射野生成装置の個別照射源１５のビームは、ｘ方向に延びる各 々の線形照射野生成装置１４の、それぞれｚ方向に重なり合った個別照射源１５ が反射素子６に割当てられ、それによって３つのビーム群でそれぞれの反射素子 ６に入射するように、第１素子５に関連して区分されている。このビーム群は個 々の反射素子６で反射し、それによって３つの反射素子６に至る異なる長さの伝 搬経路に基づいて、出射ビーム８は階段状に偏倚される。この偏倚を伴って個々 のビーム群は、ビームが第１反射方向に対して垂直方向に屈折するように第５Ｂ 図に示したそれぞれの屈折素子９内に入射するので、屈折素子９の出力側で３つ のビーム群、ひいては新たな個別ビーム群が第５Ｂ図の右下のビーム・パターン １３が示すように互いに重なって進行する。 それぞれ生成された照射野については、照射面の伝搬方向のそれぞれの変化を 示すために、個々のビーム断面が相互に適宜の間隔を置いて示されていることを 記載しておく。勿論、関連する照射野が所望の集束面で発生するようにビームを 集束させることもできる。 第６図は個々のガラス板１９（屈折素子）から構成された第２Ｂ図および５Ｂ 図の第２素子１０の別の実施態様を概略的に示している。それぞれ隣接したガラ ス板１０はガラス板１９と比較して屈折率が低い別のガラス板２０によって分離 されている。個々のビーム群は屈折率が高いガラス板１９内で結合されるので、 ビーム群は導波管の形式でガラス板内で透過され、形成される。このような手段 には特にレーザ照射野生成装置、好適にはダイオード・レーザ照射野生成装置用 に、占積密度が低い、もしくは占積率が低いという利点がある。何故ならば、こ のようにして個々のダイオード・レーザのそれぞれに正確に屈折素子を割当てる ことができ、それによって、占積率に規定されたビーム性能の低下を避けること ができるからである。 第７Ａ図および７Ｂ図は同じ外径を有する個々のガラス板２１から構成された 装置を示している。第７Ｂ図から分かるように、個々のガラス板２１の屈折率は 異なっており、左の板の屈折率が最も低く、最も右外側の板２１の屈折率が最も 高い。屈折率は第７Ｂ図のグラフが示すように、個々のガラス板２１相互間でほ ぼ同じ段階で高くなっている。使用時には、各ガラス板２１は屈折素子として照 射野のそれぞれのビーム群に割当てられる。各々のビーム群は、角度を伴ってガ ラス板２１の端面であるそれぞれのビーム入射面１１に当たるので、それぞれの ビーム群は屈折率に応じて異なって屈折する。ガラス板２１の内部でのこのよう な異なったビーム進行経路は第８Ａ図または８Ｂ図に記載されている。第７図お よび８図に示した個々のガラス板の装置によって、ビーム出射面１２で第８Ａ図 および８Ｂ図から分かるように互いに偏倚したビーム分布が得られる。 第９Ａ図および９Ｂ図には第７図および８Ａ図に対応するガラス板２１の装置 の側面図が示されており、この実施の形態では入射ビーム１３はガラス板２１相 互間で偏倚しており、屈折率が階段状に異なっているので、出射ビームの高さは 第９Ｂ図に示すように同じである。第９Ａ図は例えば第８Ａ図の関連図として付 加的な変換をもたらすことができる。 第１０図には屈折率が異なる個々のガラス体２３から構成された別のガラス板 積層の実施の形態の側面図が示されている。個々のガラス体２３の側面１１に入 射するビーム４はそれぞれのガラス体２３内でそれぞれ複数回屈折し、入射面１ １と対向する出射面１２から、個々のガラス板２３の屈折率が異なることによる 対応する偏倚を伴って出射する。双方の面１１と１２とは適宜に反射性、透過性 を備えて積層することができる。このような複数回の屈折によってガラス体２３ 内の伝搬経路が長くなり、ひいてはガラス体２３の構造が小さいにも関わらず出 射するビーム群１３の偏倚が大きくなる。例えば第１Ｂ図および１Ｅ図に示され るような形式でダイオード・レーザ・アレイから構成された照射野生成装置を観 察すると、占積率は熱によって制約されて、個別照射源によって拡がる平面の約 ３０ないし５０％になる。それにより、前述したように、ビーム性能は理論値の 占積率に対して１００％低減する。占積率を高め、ひいては高いビーム性能を保 持するため、第１１Ａ図に示した屈折素子２４からなる装置が有利である。この 概略的な例では、３つの屈折素子２４が積層されている。入射面１１は前述の別 の実施態様（板状の屈折素子）とは異なり傾斜している。個々の、入射ビーム群 ８はビーム入射面１１に対して角度を呈しているので、伝搬方向に対して横向き のビーム群８のサイズがより小さいにも関わらず、第１１Ａ図の中央の屈折素子 ２４が示すように、それぞれの屈折素子２４のビーム入射面１１の全体が照射さ れる。このようにして、ビーム出射面１２の側には第１１Ｂ図により明解に示す ように、占積率がより高くなる。反射素子を使用した適宜の手段が第１２図に概 略的に示されている。この例では、ビーム群４は入射ビーム群４の斜線２７によ って示すように、階段状ミラー２６のそれぞれの反射面２５に対して斜めに入射 するので、それぞれのビーム群の幅と比較して反射面２５のより広い領域が照射 される。それによって出力側では個々のビーム群８の相対座標が変化して、出射 ビーム８の側部を貫く線２８によって示されているように、ほぼ１００％の占積 率を有するようになる。このような手段は例えば、鏡面から反射するビームの占 積率を入射ビームと比較して高めるために第１素子５が変換される第２Ａ図に示 した実施態様であってよい。 第１１図および１２図には占積率を高める手段を概略的にしか図示していない が、屈折素子に関連してビーム群の入射面への入射方向を適宜に選択し、かつ第 １２図に示す反射面２５の位置を適宜に選択することによって、入射ビーム群に 対する出射ビーム群の相互の偏倚を付加的に変化させて、第２図から５図を参照 して前述したように、所望の変換がなされるようにする。 特に所定の用途でのダイオード・レーザに関しては高い出力密度が必要であり 、そのために急速方向に複数個の線形ダイオード・レーザ照射野生成装置が互い に積層されるので、このような場合に占積率を高めるために前述の手段を急速方 向で再度講じることができる。 第１３図には（第１２図に対応する）３つの反射面２５を有する反射素子もし くは階段状ミラー２６の概略的な構造が示されている。この場合、例えば第１２ 図に示した実施の形態とは異なり、各々の個別反射面２５には線形の照射野生成 装置２９が割当てられ、各々の線形照射野生成装置はこの概略図では例えば個別 ダイオード・レーザである３つの個別照射源３０から構成されている。各々の線 形照射野生成装置２９のビーム群は予め選択された入射角で階段状ミラー２６の それぞれの反射面に入射することにより、階段状ミラー２６の入射側と出射側の それぞれの照射野４、８の比較によって示されるように、鏡面が入射方向に対し て傾斜しているため個々の線形照射野生成装置２９は互いにより密接して配置さ れる。第１３図に図示した実施の形態では一方向でしか行われないこの簡単な手 段によっても占積率を高めることができる。 第１４図には第１３図の階段状ミラー２６の上部を拡大して示してある。第１ ３図の階段状ミラー２６の各々の段に割当てられた個々の面２５は同一平面上に あるのに対して、第１４図の実施の形態では例えば反射面が補足的に段状に形成 されているので、それによって個別照射源３０からなる線形の照射野生成装置２ ９の個々のビーム群は出力側で適宜の偏倚を生ずる。 前述の屈折素子または反射素子に当たる個々のビーム群を付加的に集束させる ため、屈折素子の個々のビーム入射面、または反射素子の鏡面は異なる方向に凹 面状に、好適には第１５図および１６図に示すように円筒セグメント状に湾曲さ せることができる。 これまで個々のビーム群を区分し、かつ再編成し、またはビーム群の占積率を 高めるために種々の実施の形態を説明してきた。区分を再編成し、かつ占積率を 高めるために示したそれぞれの手段を様々な順序と、様々なステップ数で実施で きることが理解されよう。 第１７図には６つの鏡面３３を有する階段状ミラー３２の別の実施の形態が示 されており、各々の鏡面３３がビーム群に割当てられている。個々の鏡面３３は 一方では階段状ミラー３２の面３４に対応する平面に対して垂直に位置しており 、他方では鏡面は第１７図に点線で示した軸３５を中心にそれぞれ同じ角度だけ ずらしてある。このような手段によって入射側とビーム出射側との間の個々のビ ーム群の二重の偏倚、すなわち二回の変換を達成可能である。 第１７図に示すように、階段状ミラー３２に対応して屈折体を構成することが でき、第１７図の階段状ミラー３２の個々の鏡面３３はビーム群用の入射面およ び／または出射面に対応している。 更に、第１７図に示した構成とは異なり、個々の鏡面３３は、個々の鏡面３３ がそれを中心にずらされている個々の軸３５が間隔を隔てて互いに平行に配列さ れるように付加的に偏倚されることもできる。 第１８図はそれぞれがビーム群に割当てられている６つの鏡面３７を有する別 の階段状ミラー３６の例を示している。個々の階段状鏡面３７は第１８図の階段 状ミラー３６の側面に対応する面３８に対して垂直に位置しており、これらの鏡 面は勿論、縦方向の延長に対して横向きに僅かな角度で傾斜しており、面３８に 対して垂直な陵は互いに平行に配列されている。隣接する鏡面３７のそれぞれの 偏倚は右側から左側へと拡大している。このような構成によって、空間的に分離 され、その伝搬方向が異なっている入射ビーム群から始まって、ビーム群が急速 方向でのダイオード・レーザに関連して互いに積層され、共通の方向に伝搬する ように反射されることが達成される。このことは固体レーザの場合にも同様に当 てはまる。 例えば個別ダイオード１である線形に配置された７つの個別照射源から発する 照射野を区分し、向きを転換するための別の実施の形態が第１９Ａ図および１９ Ｂ図に示されている。第１９Ａ図では、個別ダイオード１の数に応じて区分され る個々のビーム群すなわちビーム群４は互いに階段状にされた反射面６を有する 反射体４０に入射する。ビーム群４は、双方の外側の反射面６で個別ダイオード １のそれぞれ２つのビーム群が反射され、一方、中央の反射面６には線形照射野 生成装置の対応する３つの中央の個別ダイオード１のビーム群が入射するように 区分され、かつ前記反射面に割当てられている。照射野生成装置の反射面６に対 する間隔が異なっているので、個々のビーム群は反射面６で互いに偏倚するので 、第１９Ａ図の右に示すようなビーム・パターンが生ずる。これらのビーム・パ ターンには３つのビーム区分化に対応して素子４２の３つの屈折素子４１が割当 てられる。個々の反射素子４１は、３つのビーム群がビーム出射面１２で偏倚す るように互いに異なる伝搬経路を伝搬するような偏倚を有し、かつ２−３−２個 の照射野を有するほぼ円形の照射野が互いに重なって発生するように入れ子状に 嵌め込まれている。 この図から、反射および屈折手段による個々の照射野の意図的な方向転換によ って個別ダイオード１のビーム、または個々の線形ビーム源からの照射野生成装 置のビームが要求に適宜に適応できることが分かる。 更に、反射によって個々のビーム群の方向転換が可能であること、すなわちの れらのビーム群がその伝搬方向の軸線を中心に転回され、もしくは鏡面反射する ことが理解されよう。 第２０図は第１２図の階段状ミラー２６と匹敵する階段状ミラー４３を有する 実施の形態を更に示している。この例では、個々の照射源の個々のビーム断面が 互いに重なり、互いに間隔を有している第２０図の右に示すように、個別の鏡面 ４４が線形の照射野生成装置からのこ刃状の形状を有するように鏡面を適宜に傾 斜させることによって、これらのビーム断面が第２０図の左上に示すように、対 角線状に位置し、互いに隣接していることが示されている。このような構成によ って、出力側で入射側と比較して占積率を高め、同時に偏倚を生ずることが達成 される。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ぞれの相対的な入力横座標に対して互いに変更された出 力横座標、および／または異なる出力伝搬方向で屈折素 子（９；２０；２１；２３；２４；４２）から出射する ようにしたことを特徴とする装置および方法が開示され ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．単数または複数の固体レーザおよび／または半導体レーザの照射野を形成し 案内するための装置、特に限定された照射野を生成するための、反射素子を備え た照射野変換用光学系を有する単数または複数の固体レーザおよび／または半導 体レーザからなるアレイもしくは照射野機構装置の照射野を形成し案内するため の装置において、 照射野（４）を所定のデータに従って少なくとも２つのビーム群に区分し、各 々のビーム群を反射面（６；２５；３３；３７；４４）を有する反射素子に向け 、この反射面（６；２５；３３；３７；４４）を互いに偏倚され、および／また は傾倒された平面上に配置することによって、ビーム群が反射素子上の入射の相 対的な横座標に対して変更された出力横座標および／または出力の伝搬方向、お よび／または出力方向で反射面によって照射されるようにし、反射したビーム群 が区分され、各ビーム群が関連する屈折素子（９；２０；２１；２３；２４；４ ２）に入射し、その際に各々の屈折素子（９）は少なくともその一面でそれぞれ のビーム群を屈折させることによって、ビーム群がそれぞれの相対的な入力横座 標に対して互いに変更された出力横座標、および／または異なる出力伝搬方向で 屈折素子（９；２０；２１；２３；２４；４２）から出射するようにしたことを 特徴とする照射野を形成し案内するための装置。 ２．偏倚はビーム群の順序に順次対応することを特徴とする請求項１に記載の装 置。 ３．反射面（６；２５；３３；３７；４４）はそれぞれ、反射面が割当てられた レーザ（３）のビーム出射面（７）に対して異なる間隔を隔ててあることを特徴 とする請求項１に記載の装置。 ４．照射される反射面の中心が一直線上にあることを特徴とする請求項１〜３の いずれか一項に記載の装置。 ５．隣接する反射面（６；２５；３３；３７；４４）のそれぞれの偏倚とそれぞ れの間隔の変化は同じ大きさであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一 項に記載の装置。 ６．反射面（６；２５；３３；３７；４４）を階段状に形成されたミラー（５； ２６；３２；３６；４０；４２；４３）から形成したことを特徴とする請求項１ 〜５のいずれか一項に記載の装置。 ７．反射面（６；２５；３３；３７；４４）が平坦な面であることを特徴とする 請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。 ８．反射面が凹面または凸面状に湾曲した面であることを特徴とする請求項１〜 ６のいずれか一項に記載の装置。 ９．個々のビーム群が異なる長さの伝搬経路で屈折素子（９；２０；２１；２３ ；２４；４２）を透過することを特徴とする請求項１に記載の装置。 １０．隣接するビーム群の伝搬経路の差異が互いに同一であることを特徴とする 請求項９に記載の装置。 １１．屈折素子（９；２０；２１；２３；４２）の出射面（１２）が互いに階段 状に偏倚していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置 。 １２．屈折素子（９；２０；２１；２３；４２）の出射面（１２）および／また は入射面（１１）が互いに平行に延びる平面上にあることを特徴とする請求項１ 〜１１のいずれか一項に記載の装置。 １３．ビーム群が同一平面上にある屈折素子（９；２０；２１）のそれぞれの入 射面（１）内に入射することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載 の装置。 １４．複数の屈折素子（２１）のうち少なくとも一部の屈折率が互いに異なるこ とを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。 １５．隣接する屈折素子（２１）の屈折率が互いに異なることを特徴とする請求 項１４に記載の装置。 １６．隣接する個々の屈折素子（１９）をこれらの屈折素子（１９）と比較して 屈折率が低い層（２０）によって分離したことを特徴とする請求項１４または１ ５に記載の装置。 １７．個々の反射素子（３７）が共通の平面（３８）上に垂直に位置し、互いに 異なる傾斜を有していることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか一項に記載 の装置。 １８．個々の反射素子（３３）がこれらの反射面内に延びた共通の軸（３５）を 中心に互いにずれていることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一項に記 載の装置。 １９．個々の屈折素子の入射面（１１）および／または反射面（１２）が共通の 面上に垂直に位置し、互いに異なる傾斜を有していることを特徴とする請求項９ 〜１８のいずれか一項に記載の装置。 ２０．個々の屈折素子の入射面および／または反射面がこれらの面内に延びた共 通の軸を中心に互いにずれていることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか 一項に記載の装置。 ２１．屈折素子（９；２０；２１；２３；２４；４２）をガラス材料から形成し たことを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の装置。 ２２．複数の屈折素子（９）が一体の屈折体を構成することを特徴とする請求項 １〜２１のいずれか一項に記載の装置。 ２３．それぞれの断面のサイズが関連する反射素子（２６）の幅よりも小さいビ ーム群の場合は、反射素子（２６）の反射面（２５）の幅のほぼ全体が照射され るように、それぞれのビーム群はそれぞれの反射素子の反射面（２５）に０°で はない入射角で入射することを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載 の装置。 ２４．それぞれの断面のサイズが関連する屈折素子（２４）の幅よりも小さいビ ーム群の場合は、屈折素子（２４）の入射面（１１）の幅のほぼ全体が照射され るように、それぞれのビーム群はそれぞれの屈折素子の入射面（１１）に０°で はない入射角で入射することを特徴とする請求項１〜２３のいずれか一項に記載 の装置。 ２５．反射および／または屈折素子に割当てられるビーム群が帯状の照射野を形 成し、各々の帯状照射野のビーム群がビームの伝搬方向に対して横向きに同一平 面上に互いに平行に配列されることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか一項 に記載の装置。 ２６．複数の帯状照射野が互いに平行に配列されることを特徴とする請求項２５ に記載の装置。 ２７．複数の帯状照射野が互いに等間隔を有していることを特徴とする請求項２ ５に記載の装置。 ２８．各々の帯状照射野（１４）が同数のビーム群（１５）から形成されること を特徴とする請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の装置。 ２９．単数または複数の固体レーザおよび／または半導体レーザの照射野を形成 し案内するための方法、特に限定された照射野を生成するための、反射素子を備 えた照射野変換用光学系を有する単数または複数の固体レーザおよび／または半 導体レーザからなるアレイもしくは照射野機構装置の照射野を形成し案内するた めの方法において、 照射野を所定のデータに従って少なくとも２つのビーム群に区分し、形成され た各々のビーム群を反射面を有する反射素子に向け、互いに偏倚された平面上に 配置された反射素子によって、ビーム群が伝搬方向に対して垂直である第１の方 向への偏倚を保持する方向に反射され、反射したビーム群はさらに区分され、各 々のビーム群は関連する屈折素子に入射し、各々の屈折素子の少なくとも一面で それぞれのビーム群を屈折させることによって、屈折素子から出射するビーム群 が入射方向に対して第２の方向に互いに偏倚して出射することを特徴とする照射 野を形成し案内するための方法。 ３０．偏倚が第１方向に対して垂直の方向成分を有することを特徴とする請求項 ２９に記載の方法。 ３１．ビーム群が反射素子を通して、照射野生成装置または照射野の最大の広が りに対して垂直な方向成分を有する方向に反射されることを特徴とする請求項２ ９に記載の方法。 ３２．ビーム群は、最後の素子から出射したビームが互いに平行な伝搬方向を有 するように変換されることを特徴とする請求項２９〜３１のいずれか一項に記載 の方法。 ３３．ビーム群は、最後の素子から出射したビームが共通の交点を有するように 変換されることを特徴とする請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の方法。